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南科大化學系黃文忠課題組在《美國化學會志》發表有機電致發光二極管

2019-10-09

    近日,我校化學系副教授黃文忠課題組成功合成了一系列高發光強度的銠(III)配合物,并首次將其應用于有機電致發光二極管,取得重要研究進展。該成果在國際頂尖化學期刊《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc., IF = 14.695)上發表。



    有機電致發光二極管(Organic light-emitting devices, OLEDs)與傳統照明、顯示技術相比具有亮度高、功耗低等優點,在顯示中具有高對比度,寬視角、全彩色、工作溫度范圍寬等優點。經過近三十年的發展,如今有機電致發光器件的效率、穩定性以及顏色純度等各個性能指標都有了極大的提高。在OLEDs的發光材料中,金屬配合物的磷光材料因為可以充分利用激子提高效率而被人們廣泛研究。但在現有的產業中,有機電致發光器件中的磷光材料幾乎被銥(III)和鉑(II)配合物壟斷,而且相關技術已被大量專利保護。

    銠(III)和銥(III)是最接近的同族元素,二者的環金屬化配合物具有相似的結構特征、理化性質和合成方法,但關于銠(III)配合物體系發光特性的研究卻鮮有報道。雖然存在少量能夠在低溫下發光的環金屬化銠(III)配合物,但由于其發光強度弱、發光時間短等原因,很難有實際應用價值。有部分專家學者致力于解決銠(III)發光弱的問題,但目前有報道的量子產率依然無法滿足OLEDs的應用需求。銠(III)配合物被應用在OLEDs領域的相關研究成果也比較少。


X射線晶體結構 (左); 薄膜的光致發光(PL)光譜(紅色曲線)及電致發光(EL)光譜(藍色曲線),插圖為紫外燈照射下的薄膜發光照片(右)
黃文忠課題組通過巧妙地選擇一種強σ電子供體的環金屬化配體,使用提高d-d激發態能級和引入較低的IL激發態能級兩種策略,開發了一系列新的具有高發光強度的銠(III)配合物。這些配合物具有較高的熱穩定性,薄膜的發光量子產率高達0.65,是一種很有前途的發光材料。值得注意的是,基于這些銠(III)配合物的真空沉積OLEDs的外量子效率(EQE)為12.2%,工作半衰期超過3,000小時,有著優秀的續航能力。課題展示的高發光強度的銠(III)配合物代表了5d6銥(III)體系的另一種可行的發射替代物,項目已申請相關專利。課題組成員稱,團隊現階段將利用分子設計上的改良,繼續嘗試調控發光顏色和進一步改良器件性能。
真空沉積法制備的OLED的性能表征:使用不同客體摻雜濃度制備的器件的電致發光(EL)光譜圖(左);使用不同空穴傳輸材料制備的器件的外量子效率(EQEs)(右上);真空沉積法制備的OLED器件的使用壽命(右下)
此項研究工作主要由黃文忠課題組研究助理衛芳芳作為第一作者完成,南方科技大學為第一通訊單位,黃文忠為通訊作者。此項工作中的OLEDs器件制作得到了香港大學分子功能研究所和香港大學化學系Dr. Mei-Yee Chan的幫助。
黃文忠課題組合影
此項研究的開展得到了國家特聘專家(青年)項目、國家自然科學基金以及深圳市科創委的經費支持。 論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06308

來源:南方科技大學 新聞網

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